交直流微網(wǎng)PCC無縫切換控制策略研究

3 微網(wǎng)運行模式間的無縫切換條件分析
微網(wǎng)在并網(wǎng)與孤島運行模式間相互切換時，由于主變換器在電壓源與電流源模式間的切換會存在一個暫態(tài)過渡過程，嚴重時將影響微網(wǎng)內(nèi)部負載供電，甚至波及電網(wǎng)。圖4示出微網(wǎng)與電網(wǎng)間切換時刻的等效電路框圖。由此可知，切換過程中加在微網(wǎng)與電網(wǎng)間線路阻抗Zg五上的電壓為：
△u=Eosin(ω1t+φ1)-Egsin(ω2t) (1)
微網(wǎng)流向電網(wǎng)的電流為：
ig=(uo-ug)／Zg=(Eosinθ1-Egsinθ)／Zg (2)
式中：uo為微網(wǎng)內(nèi)部由主變換器控制的微網(wǎng)交流母線電壓，uo=Eosin(ω1t+φ1)；ug為電網(wǎng)電壓，ug=Egsin(ω2t)。

由式(1)，(2)可見，不考慮Zg的變化，ig的大小由微網(wǎng)與電網(wǎng)間電壓的幅值和相位差決定。
當兩個電壓幅值相差1／1 000單位電壓時，有：
ig=0．001Eg／Zg (3)
當兩個電壓相位相差1／1 000整周期360°相位時，有：
ig=Egsin(0．36°)／Zg=0．006 3Eg／Zg (4)
由式(3)，(4)可見，即使相差同樣的倍數(shù)，相位差所引起的沖擊電流是幅值差所引起沖擊電流的6．3倍。因此，微網(wǎng)切換過程中相位的精確控制至關(guān)重要。要達到微網(wǎng)運行模式的無縫切換，微網(wǎng)的電壓幅值和相位要嚴格控制為與電網(wǎng)電壓相同，特別是相位的一致性。只有達到無縫切換，才能保證本地負載和電網(wǎng)運行的穩(wěn)定。
通常，在達到正常并網(wǎng)要求條件時微網(wǎng)與電網(wǎng)的幅值和頻率差別不大，但相位可能差距很大，將會對負載和電網(wǎng)的正常運行產(chǎn)生不利影響。

4 微網(wǎng)PCC無縫切換控制策略
根據(jù)上述分析，在此提出基于調(diào)頻調(diào)相的微網(wǎng)PCC無縫切換控制策略。主逆變器在并網(wǎng)前采用電壓源模式控制，當需要并網(wǎng)時，首先將輸出電壓頻率和相位調(diào)整為與電網(wǎng)一致，然后進行并網(wǎng)，同時變?yōu)殡娏髟茨Ｊ娇刂啤?br /> 該控制策略可使主從控制的微網(wǎng)相位和頻率快速跟蹤電網(wǎng)并進行并網(wǎng)，但其局限性在于微網(wǎng)的主逆變器需要實時檢測電網(wǎng)電壓，同時進行控制模式切換，算法較為復(fù)雜。如果頻率和相位調(diào)整較快，電壓波形畸變也較為明顯，需要設(shè)計合理的調(diào)節(jié)步長和時間來減小畸變。

主逆變器并網(wǎng)控制框圖如圖5所示。當要求并網(wǎng)時，主逆變器的相位參考逐步調(diào)整為對電網(wǎng)PLL鎖相后的相位，當判斷逆變器輸出相位與電網(wǎng)相位變化基本一致后，可以并網(wǎng)。這種調(diào)節(jié)算法可達到相位和頻率同時調(diào)節(jié)的功能。

5 實驗驗證
基于所提出的調(diào)頻調(diào)相的PCC無縫切換控制策略進行了實驗驗證，實驗系統(tǒng)如圖6所示。